無極燈的溫度特性研究

等組成，是把能量從高頻發(fā)生器耦合到燈泡內(nèi)的器件。磁芯和高溫線的作用是產(chǎn)生高頻磁場。通過中間的導熱棒，線圈產(chǎn)生的多余熱能和放電通過金屬底座傳導到外面。耦合器通常采用雙層繞制:一層輸送電流，另一層用來降低公共模式終端電壓的干擾。

　　燈泡是無極燈的發(fā)光器件，主要由泡殼、內(nèi)管、汞齊、熒光粉等組成。工作時，泡體內(nèi)除惰性緩沖氣體外，還有主、輔汞齊釋放出來的汞蒸氣。主汞齊位于泡殼底部的短管中，可提供穩(wěn)定工作時的汞原子。輔助汞齊放置在內(nèi)管壁的銦網(wǎng)上，提供啟動時的汞原子，當燈關(guān)掉時，銦網(wǎng)快速冷卻，收集了燈泡中的大部分汞原子，以準備下次啟動。無極燈采用的汞齊分低溫汞齊、中溫汞齊和高溫汞齊，選擇合適的汞齊能保證無極燈在一個較寬的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的光輸出。熒光粉目前多采用三基色熒光粉，它能將汞原子激發(fā)躍遷產(chǎn)生的波長為253. 7nm 的紫外線轉(zhuǎn)化為可見光。

　　2 無極燈的工作原理

　　無極燈的工作原理如圖2 所示。高頻發(fā)生器產(chǎn)生2. 65MHz 的高頻電壓、電流，當高頻電流通過耦合器時，便產(chǎn)生一個高頻電磁場，變化的磁場產(chǎn)生一個垂直于磁場變化的電場( 見圖2 ( a) )。磁場產(chǎn)生的電場加速燈泡內(nèi)部放電空間的電子，當電子能量達到一定值時，電子與燈泡內(nèi)的惰性氣體和汞原子發(fā)生碰撞，使燈泡內(nèi)的氣體雪崩電離，形成等離子體。等離子體受激原子返回基態(tài)時，輻射出253. 7nm 的紫外光子，紫外光子激發(fā)燈泡殼內(nèi)壁的熒光粉產(chǎn)生可見光( 見圖2( b) )。

圖2 無極燈的工作原理圖

　　3 無極燈的溫度特性分析

　　無極燈泡體的溫度( 包括內(nèi)部氣體溫度) 通過影響無極燈的冷端溫度，即置于冷端的汞齊的溫度影響無極燈的汞蒸氣壓，從而影響光效。為了分析無極燈泡體的溫度特性，研究泡體溫度對冷端溫度的影響，我們采用美國FLIR 公司的ThermaCAM PM525E 型紅外熱像儀紅外熱像儀

　　紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng)。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。 [全文]

對150W 涂熒光粉和不涂熒光粉的無極燈的泡體溫度進行了測量( 測量條件:距離2m，環(huán)境溫度21°C) ，結(jié)果如圖3 所示。

　　從圖3( a) 可以看出，點燈后，有熒光粉無極燈的溫度先迅速增加，在1min 達到70℃ 左右，在7min 左右達到第一次峰值( 約112℃) 后溫度稍有下降，隨后又繼續(xù)升高。燈點亮20min 左右，達到實驗范圍內(nèi)的極大值116℃。同樣，從圖3 ( b) 可知，點燈后，無熒光粉無極燈的溫度先迅速增加，在1min 達到70℃ 左右，在7min 左右達到第一次峰值( 約124℃) 后溫度稍有下降，隨后又繼續(xù)升高，在20min左右達到實驗范圍內(nèi)的極大值135℃。比較有、無熒光粉的無極燈溫升特性可知，它們具有相似形狀的溫升曲線，但溫升幅值不同，造成這種現(xiàn)象的原因是:無極燈點亮后，燈泡內(nèi)的電子在耦合器產(chǎn)生的高頻電磁場作用下運動，撞擊燈內(nèi)的氣體原子產(chǎn)生等離子體，等離子體與玻璃泡體內(nèi)壁(或熒光粉層等) 相互作用產(chǎn)生大量的熱。此外，鐵氧體磁芯和線圈也會產(chǎn)生大量的熱。這些熱量造成無極燈泡體的溫度升高。燈點亮7min 左右，金屬制成的底座開始散熱，使溫度下降。當?shù)鬃@得的熱量與散出的熱量平衡時，溫度不再下降。而燈泡內(nèi)放電及耦合器產(chǎn)生的熱量繼續(xù)增加，使得放電產(chǎn)生的熱量大于底座散出的熱量，燈泡溫度繼續(xù)升高。

　　對于無極燈有、無熒光粉泡體溫升幅值相差較大的這種情況，可根據(jù)物質(zhì)的比熱容公式的變換形式Q= cmΔt (Q 是熱量，c 為物質(zhì)的比熱容，m 為物質(zhì)的質(zhì)量，Δt 為溫度的變化量) 來分析。由上述公式可知，當放電產(chǎn)生相同的熱量時，由于熒光粉的存在，有熒光粉的系統(tǒng)比無熒光粉的系統(tǒng)存在更多的物質(zhì)，熒光粉也會從系統(tǒng)吸收熱量升高自身溫度，所以有熒光粉時，因熒光粉吸收部分熱量使得系統(tǒng)溫升幅值低于無熒光粉的系統(tǒng)。對于熄燈后的溫度特性，通過比較圖3( a) 和圖3( b) 中無極燈熄滅后的溫度曲線發(fā)現(xiàn)，2 者的溫度曲線非常接近。這表明，這種無極燈金屬底座的散熱效果基本一致。